DE112006001992B4

DE112006001992B4 - Kugelgelenk und Dichtungsmanschette für ein solches Kugelgelenk

Info

Publication number: DE112006001992B4
Application number: DE112006001992.9T
Authority: DE
Inventors: Peter Bernhardt; Ulrich Mette
Original assignee: THK Rhythm Automotive GmbH
Current assignee: THK Rhythm Automotive GmbH
Priority date: 2005-07-27
Filing date: 2006-07-10
Publication date: 2023-02-09
Anticipated expiration: 2026-07-11
Also published as: DE202005011802U1; WO2007012396A1; US20100086347A1; DE112006001992A5; CN101253340A

Abstract

Kugelgelenk mit einem Gehäuse (12), einem Kugelzapfen (14), einem Kugelkopf (20) und einer Dichtungsmanschette (28), die am Gehäuse (12) und am Kugelzapfen (14) anliegt, um zwischen diesen abzudichten, wobei die Dichtungsmanschette (28) einen Zusatzdichtabschnitt (36) aufweist, der einstückig mit der Dichtungsmanschette (28) ausgebildet ist und zusätzlich zwischen dem Gehäuse (12) und dem Kugelkopf (20) abdichtet, wobei der Zusatzdichtabschnitt (36) der Dichtungsmanschette (28) so ausgebildet ist, daß er innerhalb der Dichtungsmanschette (28) liegt, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzdichtabschnitt (36) der Dichtungsmanschette (28) ein Endstück (40) aufweist, wobei das Endstück (40) von der Dichtungsmanschette (28) wegweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kugelgelenk nach dem Oberbegriff des Anspruch 1 und eine Dichtungsmanschette für ein solches Kugelgelenk.
Kugelgelenke sind aus dem Stand der Technik bekannt und kommen in verschiedensten Ausführungsformen zur Anwendung. Insbesondere im Kraftfahrzeugbau müssen im wesentlichen alle Kugelgelenke durch Dichtungsmanschetten gegen Schmutz und Feuchtigkeit geschützt werden. Eine Dichtungsmanschette muß daher einerseits dicht wirkend und zuverlässig am Gelenkgehäuse und am Gelenkzapfen befestigt sein, sie darf allerdings andererseits die Bewegungsmöglichkeiten des Kugelgelenks nicht einschränken oder durch Gelenkbewegungen beschädigt werden.
Bekannte Kraftfahrzeugkugelgelenke mit einer Dichtungsmanschette haben den Nachteil, daß sie bei Undichtigkeit - und damit verbundenen Eindringen von Flüssigkeit oder Partikel - oder bei Zerstörung der Dichtungsmanschette sehr schnell verschleißen.
Aus der DE 8 419 587 U1 ist eine Dichtungsmanschette bekannt, die einen Zusatzdichtabschnitt aufweist, der einstückig mit der Dichtungsmanschette ausgebildet ist und zusätzlich zwischen dem Gehäuse und dem Kugelkopf abdichtet.
Die Erfindung schafft ein Kugelgelenk, dessen Funktion selbst bei defekter Dichtungsmanschette noch über einen gewissen Mindestzeitraum gewährleistet ist.
Zu diesem Zweck sieht die Erfindung ein Kugelgelenk vor, mit einem Gehäuse, einem Kugelzapfen, einem Kugelkopf und einer Dichtungsmanschette, die am Gehäuse und am Kugelzapfen anliegt, um zwischen diesen abzudichten, wobei die Dichtungsmanschette einen Zusatzdichtabschnitt aufweist, der einstückig mit der Dichtungsmanschette ausgebildet ist und zusätzlich zwischen dem Gehäuse und dem Kugelkopf abdichtet. Der Zusatzdichtabschnitt der Dichtmanschette weist ein Endstück auf, wobei das Endstück von der Dichtmanschette weg weist. Der Zusatzdichtabschnitt der Dichtungsmanschette übernimmt bei Versagen der Dichtungsmanschette die Dichtfunktion für das Kugelgelenk, wodurch eine sichere Funktion wenigstens bis zum nächsten Wartungsintervall des Kraftfahrzeugs gewährleistet ist. Flüssigkeit und Partikel können aufgrund des Zusatzdichtabschnitts nicht in den Raum zwischen Kugelkopf und Gehäuse eindringen, so daß ein Verschleiß des Kugelgelenks verhindert wird.
Bevorzugt ist ein Spannring vorgesehen, der die Dichtungsmanschette befestigt, wodurch eine sichere und einfache Anbringung der Dichtungsmanschette am Gehäuse bzw. Kugelzapfen gewährleistet ist.
Alternativ ist ein Krallenring vorgesehen, der die Dichtungsmanschette befestigt. Der Krallenring ist dabei kein gesondertes Bauteil, sondern in der Dichtungsmanschette integriert. Durch die Lage des Krallenrings im Inneren der Dichtungsmanschette ist dieser vor Korrosion geschützt.
Gemäß einer Ausführungsform greift die Dichtungsmanschette an einem Teil des Gehäuses an, wobei der Teil des Gehäuses einen geschlossen umlaufenden Vorsprung hat. Der geschlossen umlaufende Vorsprung verhindert ein Verrutschen des Spann- bzw. Krallenrings und hilft so bei der Befestigung der Dichtungsmanschette am Gehäuse bzw. am Kugelzapfen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform greift die Dichtungsmanschette an einem Teil des Gehäuses an, wobei der Teil des Gehäuses eine vom Kugelkopf weg geneigte, umlaufende Kante aufweist. So kann ein Verrutschen des Spann- bzw. Krallenrings verhindert werden.
Vorzugsweise greift der Zusatzdichtabschnitt der Dichtungsmanschette an dem Gehäuse und an einer Schale an, die den Kugelkopf aufnimmt. Der Zusatzdichtabschnitt der Dichtungsmanschette liegt somit direkt am Kugelkopf an und dichtet wenigstens bis zum nächsten Wartungsintervall des Kraftfahrzeugs zwischen dem Gehäuse und dem Kugelkopf ab.
Vorzugsweise ist der Zusatzdichtabschnitt der Dichtungsmanschette so ausgebildet, daß er innerhalb der Dichtungsmanschette liegt. „Innerhalb“ bezeichnet dabei den Raum, der zwischen dem Gehäuse, der Dichtungsmanschette und einem Kugelhals gebildet wird. Der Kugelhals ist zwischen dem Kugelkopf und dem Kugelzapfen ausgebildet. Der Zusatzdichtabschnitt der Dichtungsmanschette teilt damit den Raum zwischen dem Gehäuse, der Dichtungsmanschette und dem Kugelhals in zwei Kammern. Bei einem Versagen der Dichtungsmanschette übernimmt der Zusatzdichtabschnitt der Dichtungsmanschette die Dichtfunktion für das Kugelgelenk.
Gemäß einer Ausführungsform kann ein Teil des Zusatzdichtabschnitts der Dichtungsmanschette an einem Rand des Gehäuses angreifen. Der Zusatzdichtabschnitt der Dichtungsmanschette und damit verbunden die Dichtungsmanschette selbst kann somit nicht bzw. nur unwesentlich verrutschen, so daß selbst bei starker Bewegung des Kugelzapfens und damit verbundenen großen Zugbelastungen die Dichtungsmanschette in der Stellung bleibt und zuverlässig abdichtet.
Zwischen dem Kugelkopf und dem Kugelzapfen ist ein Kugelhals vorgesehen, an dem bevorzugt ein Teil des Zusatzdichtabschnitts der Dichtungsmanschette angreift. Der Teil des Zusatzdichtabschnitts der Dichtungsmanschette greift dabei umlaufend an den Kugelhals an, wodurch eine große anliegende Fläche entsteht, die der Abstützung der Dichtungsmanschette selbst bei starken Bewegungen des Kugelzapfens dient.
Vorzugsweise ist der Zusatzdichtabschnitt der Dichtungsmanschette im Schnitt wellenförmig ausgebildet, wobei der Zusatzdichtabschnitt der Dichtungsmanschette insbesondere ungleichmäßig gekrümmt ist. Dadurch wird die Beweglichkeit und Flexibilität des Zusatzdichtabschnitts der Dichtungsmanschette vergrößert.
Bevorzugt sind zwei unterschiedliche Fette vorgesehen, wobei ein erstes Fett im Bereich des Kugelkopfes und ein zweites Fett im Bereich zwischen dem Zusatzdichtabschnitt der Dichtungsmanschette und der Dichtungsmanschette selbst angeordnet ist. Das zweite Fett ist also beispielsweise in dem Raum angeordnet, der zwischen dem Kugelhals, dem Zusatzdichtabschnitt und der Dichtungsmanschette gebildet ist, kann aber auch in dem Raum zwischen der Dichtungsmanschette und dem Zusatzdichtabschnitt vorliegen. Bei dem ersten Fett handelt es sich dabei um ein Gelenkfett, während das zweite Fett ein Abdichtungsfett ist. Je nach Anforderung kann also ein passendes Fett verwendet werden.
Die Erfindung betrifft ferner eine Dichtungsmanschette für ein Kugelgelenk mit einem Zusatzdichtabschnitt, der sich wellenförmig nach innen erstreckt, einstückig mit der Dichtungsmanschette ausgebildet ist und zusätzlich zwischen dem Gehäuse und dem Kugelkopf abdichtet. Der Zusatzdichtabschnitt der Dichtmanschette weist ein Endstück auf, wobei das Endstück von der Dichtmanschette weg weist. Der Zusatzdichtabschnitt der Dichtungsmanschette, der einstückig mit der Dichtungsmanschette selbst ausgebildet ist, kann, in einem Kugelgelenk eines Kraftfahrzeugs eingebaut, bei einem Versagen der Dichtungsmanschette die Dichtfunktion für das Kugelgelenk übernehmen, wodurch eine sichere Funktion wenigstens bis zum nächsten Wartungsintervall des Kraftfahrzeugs gewährleistet ist.
Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungsformen beschrieben, die in den Zeichnungen dargestellt sind. In den Zeichnungen zeigen:

- 1 eine teilweise geschnittene Ansicht eine nicht zur Erfindung gehörenden Kugelgelenks mit einerDichtungsmanschette gemäß einer ersten Ausführungsform;
- 2 einen Längsschnitt durch die Dichtungsmanschette in 1,
- 3 eine Schnittansicht eines nicht zur Erfindung gehörenden Kugelgelenks mit einer Dichtungsmanschette gemäß einer zweiten Ausführungsform,
- 4 eine Schnittansicht eines nicht zur Erfindung gehörenden Kugelgelenks mit einer Dichtungsmanschette gemäß einer dritten Ausführungsform,
- 5 einen Längsschnitt durch die Dichtungsmanschette in 4,
- 6 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Kugelgelenks mit einer erfindungsgemäßen Dichtungsmanschette gemäß einer vierten Ausführungsform,
- 7 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Kugelgelenks mit einer erfindungsgemäßen Dichtungsmanschette gemäß einer fünften Ausführungsform,
- 8 einen Längsschnitt durch die Dichtungsmanschette in 7,
- 9 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Kugelgelenks mit einer erfindungsgemäßen Dichtungsmanschette gemäß einer sechsten Ausführungsform, und
- 10 einen Längsschnitt durch die Dichtungsmanschette in 9.

Das in 1 dargestellte Kugelgelenk 10 umfaßt als wesentliche Bauteile ein Gehäuse 12 und einen Kugelzapfen 14. Der Kugelzapfen 14 weist einen Anschlußbolzen 16 auf, an den sich ein Gewinde 18 (schematisch gezeigt) anschließt. Ein Kugelkopf 20, der über einen Kugelhals 22 mit dem Kugelzapfen 14 verbunden ist, ist in einer Schale 24 aufgenommen, die wiederum im Gehäuse 12 festgelegt ist.
Das Kugelgelenk 10 ist an einem Bauteil 26 angebracht, das beispielsweise ein Teil eines Fahrwerks für ein Kraftfahrzeug sein kann. Der Kugelzapfen 14 ist mit seinem Anschlußbolzen 16 und dem Gewinde 18 durch das Bauteil 26 hindurchgesteckt und kann mittels einer Mutter (nicht gezeigt) am Bauteil 26 befestigt werden.
Eine Dichtungsmanschette 28 besteht aus einem elastischen und dichtenden Material und ist an seiner gemäß der Darstellung in der Figur oberen Seite am Gehäuse 12 angebracht. Das obere Ende der Dichtungsmanschette 28 ist hierzu in eine umlaufende Gehäusenut 30 eingelegt und mit einem Spannring 32 gegen das Gehäuse 12 beaufschlagt. An seiner unteren Seite liegt die Dichtungsmanschette 28 an einer Haltefläche des Kugelzapfens 14 an. Ein Metallring 34 drückt das untere Ende der Dichtungsmanschette 28 gegen die Haltefläche des Kugelzapfens 14.
Ein Zusatzdichtabschnitt 36 der Dichtungsmanschette 28, der einstückig mit dieser ausgebildet ist, ist in dem Raum zwischen der Dichtungsmanschette 28, dem Gehäuse 12 und dem Kugelhals 22 angeordnet. Der Zusatzdichtabschnitt 36 der Dichtungsmanschette 28 ist insbesondere wellenförmig ausgebildet (2), wobei ein Teil 38 an dem Kugelhals 22 anliegt und sich umlaufend am Kugelhals 22 abstützt.
Ein Endstück 40 des Zusatzdichtabschnitts 36 der Dichtungsmanschette 28 greift an der Dichtungsmanschette 28 an.
Der Zusatzdichtabschnitt 36 der Dichtungsmanschette 28 berührt ferner mit einem Teil 42 einen Rand der Schale 24, die den Kugelkopf 20 aufnimmt.
Der Zusatzdichtabschnitt 36 der Dichtungsmanschette 28 liegt im Bereich des Spannrings 32 an einem Vorsprung 44 des Gehäuses 12 an, wobei der geschlossen umlaufende Vorsprung 44 und die Gehäusenut 30 ein Verrutschen des Spannrings 32 und damit verbunden ein Lösen der Dichtungsmanschette 28 verhindern.
In 2 ist ein Längsschnitt durch die Dichtungsmanschette 28 dargestellt, die rotationssymmetrisch zu einer Mittelachse A ist. Die Dichtungsmanschette 28 weist eine obere axiale Öffnung 46 und eine untere axiale Öffnung 48 auf, die an ihren Rändern profiliert sind, um später eine besonders dichte und zuverlässige Verbindung in radialer Richtung zu erhalten. Zusätzlich befinden sich im Umfangsbereich der unteren axialen Öffnung 48 nach unten vorstehende Dichtlippen 50, die im eingebauten Zustand eine axiale Abdichtung sicherstellen.
Die Dichtungsmanschette 28 wird in einem Arbeitsschritt axial von unten (gemäß 1) montiert. Sie wird dabei über den Kugelzapfen 14 geführt. Die Dichtungsmanschette 28 gelangt in die Gehäusenut 30 und wird mittels dem Spannring 32 am Gehäuse befestigt. Ferner wird die Dichtungsmanschette 28 mit dem Metallring 34 am Kugelzapfen 14 fixiert.
In 3 ist die Dichtungsmanschette 28 in einer zweiten Ausführungsform gezeigt, die als Unterschied zur ersten Ausführungsform (1 und 2) statt eines Spannrings 32 einen Krallenring 52 aufweist. Der Krallenring 52 ist in die Dichtungsmanschette 28 integriert und muß nicht als gesondertes Bauteil angebracht werden. Ferner weist das in 3 gezeigte Gehäuse 12 keinen Vorsprung 44 auf.
4 und 5 zeigen ein Kugelgelenk 10 in einer dritten Ausführungsform. Das Gehäuse 12 des Kugelgelenks 10 hat hier im Bereich, in dem die Dichtungsmanschette 28 mit dem Spannring 32 an dem Gehäuse 12 befestigt wird, eine vom Kugelkopf 20 weg geneigte, umlaufende Kante 54. Die Kante 54 unterstützt dabei wie der Vorsprung 44 der ersten Ausführungsform (1 und 2) die Befestigung der Dichtungsmanschette 28 am Gehäuse 12 und verhindert ein Verrutschen des Spannrings 32 und der Dichtungsmanschette 28.
Ferner ist hier der Zusatzdichtabschnitt 36 der Dichtungsmanschette 28 bereits im Bereich des Spannrings 32 ausgebildet, so daß der Spannring 32 sowohl die Dichtungsmanschette 28 als auch den Zusatzdichtabschnitt 36 der Dichtungsmanschette befestigt.
Der Zusatzdichtabschnitt 36 der Dichtungsmanschette 28 greift nicht an die Kante der Schale 24 an, die den Kugelkopf 20 aufweist. Die Anlagefläche des Teils 38 des Zusatzdichtabschnitts 36 ist jedoch so groß, daß selbst bei einer starken Bewegung des Kugelgelenks 10 und damit verbunden entstehende Zugbelastungen der Zusatzdichtabschnitt 36 nicht entlang des Kugelhalses 22 rutscht. Ein Verrutschen des Zusatzdichtabschnitts 36 würde zu einer Beeinträchtigung der Dichtfunktion führen.
In 6 ist das Kugelgelenk 10 mit der Dichtungsmanschette 28 in einer vierten Ausführungsform gezeigt. Das Gehäuse 12 des Kugelgelenks 10 hat hier gleichfalls wie die erste Ausführungsform (1 und 2) den Vorsprung 44.
Das Endstück 40 des Zusatzdichtabschnitts 36 der Dichtungsmanschette 28 weist hier zum Kugelkopf 20. Ferner ist hier der Zusatzdichtabschnitt 36 der Dichtungsmanschette 28 mehrfach gekrümmt.
Die in den 7 bis 10 gezeigten beiden Ausführungsformen des Kugelgelenks 10 unterscheiden sich von den oben genannten Ausführungsformen darin, daß der Zusatzdichtabschnitt 36 der Dichtungsmanschette 28 an dem Gehäuse 12 und der Schale 24, die den Kugelkopf 20 aufnimmt, angreift.
Diese Ausführungsformen (7-10) verwenden zwei unterschiedliche Fette. Ein erstes Fett ist dabei im Bereich des Kugelkopfes 20 vorgesehen, während ein zweites Fett in dem Raum zwischen dem Kugelhals 22, dem Zusatzdichtabschnitt 36 der Dichtungsmanschette 28 und der Dichtungsmanschette 28 selbst vorliegt. Bei dem ersten Fett handelt es sich um ein Gelenkfett. Das zweite Fett ist ein Abdichtungsfett. Die Fette sind also an die unterschiedlichen Anforderungen angepaßt.
Der Zusatzdichtabschnitt 36 der Dichtungsmanschette 28, der in den 7 und 8 gezeigt ist, lehnt sich abschnittsweise an den Kugelkopf 20 an. Das Gehäuse 12 ist hier mehrteilig ausgebildet und hat einen Verschlußring 56. Ferner ist ein Krallenring 52 anstatt eines Spannrings 32 vorgesehen.
Die in den 9 und 10 gezeigte sechste Ausführungsform des Kugelgelenks 10 hat eine Dichtungsmanschette 28, die wiederum mit einem Krallenring 52 an dem Gehäuse 12 befestigt ist. Das Endstück 40 des Zusatzdichtabschnitts 36 der Dichtungsmanschette 28 greift an den Kugelkopf 20 an.
Die in den 7 bis 10 gezeigten Ausführungsformen können ebenfalls bei einem Ausfall der Dichtwirkung der Dichtungsmanschette 28 zwischen dem Gehäuse 12 und dem Kugelkopf 20 abdichten.

Claims

Kugelgelenk mit einem Gehäuse (12), einem Kugelzapfen (14), einem Kugelkopf (20) und einer Dichtungsmanschette (28), die am Gehäuse (12) und am Kugelzapfen (14) anliegt, um zwischen diesen abzudichten, wobei die Dichtungsmanschette (28) einen Zusatzdichtabschnitt (36) aufweist, der einstückig mit der Dichtungsmanschette (28) ausgebildet ist und zusätzlich zwischen dem Gehäuse (12) und dem Kugelkopf (20) abdichtet, wobei der Zusatzdichtabschnitt (36) der Dichtungsmanschette (28) so ausgebildet ist, daß er innerhalb der Dichtungsmanschette (28) liegt, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzdichtabschnitt (36) der Dichtungsmanschette (28) ein Endstück (40) aufweist, wobei das Endstück (40) von der Dichtungsmanschette (28) wegweist.
Kugelgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Spannring (32) vorgesehen ist, der die Dichtungsmanschette (28) befestigt.
Kugelgelenk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Krallenring (52) vorgesehen ist, der die Dichtungsmanschette (28) befestigt.
Kugelgelenk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsmanschette (28) an einem Teil des Gehäuses (12) angreift, wobei der Teil des Gehäuses (12) einen geschlossen umlaufenden Vorsprung (44) hat.
Kugelgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsmanschette (28) an einem Teil des Gehäuses (12) angreift, wobei der Teil des Gehäuses (12) eine vom Kugelkopf (20) weg geneigte, umlaufende Kante (54) aufweist.
Kugelgelenk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzdichtabschnitt (36) der Dichtungsmanschette (28) an dem Gehäuse (12) und an einer Schale (24), die den Kugelkopf (20) aufnimmt, angreift.
Kugelgelenk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (12) einen Verschlußring (56) hat.
Kugelgelenk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Zusatzdichtabschnitts (36) der Dichtungsmanschette (28) an einem Rand des Gehäuses (12) angreifen kann.
Kugelgelenk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kugelkopf (20) und dem Kugelzapfen (14) ein Kugelhals (22) vorgesehen ist, an dem ein Teil (38) des Zusatzdichtabschnitts (36) der Dichtungsmanschette (28) angreift.
Kugelgelenk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzdichtabschnitt (36) der Dichtungsmanschette (28) im Schnitt wellenförmig ausgebildet ist.
Kugelgelenk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei unterschiedliche Fette vorgesehen sind, wobei ein erstes Fett im Bereich des Kugelkopfes (20) und ein zweites Fett im Bereich zwischen dem Zusatzdichtabschnitt (36) der Dichtungsmanschette (28) und der Dichtungsmanschette (28) selbst angeordnet ist.
Dichtungsmanschette für ein Kugelgelenk mit einem Zusatzdichtabschnitt (36), der sich wellenförmig nach innen erstreckt, einstückig mit der Dichtungsmanschette (28) ausgebildet ist und zusätzlich zwischen dem Gehäuse (12) und dem Kugelkopf (20) abdichten kann dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzdichtabschnitt (36) der Dichtungsmanschette (28) ein Endstück (40) aufweist, wobei das Endstück (40) von der Dichtungsmanschette (28) wegweist.